TiKV：云原生时代的数据库革新者

unsetunset前言：unsetunset

在云计算和大数据的浪潮中，TiKV 以其卓越的性能和创新的架构，成为了云原生数据库领域的明星。作为一款开源的分布式事务型键值数据库，TiKV 不仅在技术上实现了突破，更在社区和生态建设上展现了其独特的魅力。本文将带您深入了解 TiKV 的核心特性、发展历程以及它在云原生技术生态中的重要作用。

TiKV 是一个开源的分布式事务型键值数据库。与传统的 NoSQL 系统不同，TiKV 不仅提供经典的键值 API，还提供符合 ACID 标准的事务 API。TiKV 采用 Rust 语言编写，由 Raft 驱动，最初由 PingCAP^[1] 创建，用以补充 TiDB^[2]，这是一个兼容 MySQL 协议的分布式 HTAP 数据库。

TiKV（'Ti' 代表钛）的设计灵感来自 Google 的一些杰出分布式系统，如 BigTable、Spanner 和 Percolator，以及近年来学术界的最新成就，例如 Raft 共识算法。

如果您对贡献 TiKV 感兴趣，或想从源代码构建它，请参见 CONTRIBUTING.md^[3]。

TiKV 是 Cloud Native Computing Foundation^[4]（CNCF）的一个毕业项目。如果您是一个组织，想要帮助塑造以容器封装、动态调度和微服务导向的技术的演进，请考虑加入 CNCF。有关谁参与以及 TiKV 如何发挥作用的详细信息，请阅读 CNCF 的 公告^[5]。

TiKV 通过 Rust 中实现的 Raft 共识算法以及存储在 RocksDB 中的共识状态，确保了数据一致性。引入的 Placement Driver (PD)^[6] 实现了自动分片，使自动数据迁移成为可能。事务模型类似于 Google 的 Percolator，但有一些性能改进。TiKV 还提供了快照隔离（SI）、带锁的快照隔离（SQL：SELECT ... FOR UPDATE）以及分布式事务中的外部一致性读写。

TiKV 具有以下关键特性：

• 地理复制

  TiKV 使用 Raft 和 Placement Driver 支持地理复制。

• 水平可扩展性

  凭借 PD 和精心设计的 Raft 组，TiKV 在水平可扩展性方面表现出色，可以轻松扩展到 100+ TB 的数据。

• 一致的分布式事务

  类似于 Google 的 Spanner，TiKV 支持外部一致的分布式事务。

• 协处理器支持

  类似于 HBase，TiKV 实现了协处理器框架以支持分布式计算。

• 与 TiDB^[7] 协作

  得益于内部优化，TiKV 和 TiDB 可以协同工作，成为一个具有高水平可扩展性、外部一致性事务、支持 RDBMS 和 NoSQL 设计模式的强大数据库解决方案。

unsetunset治理unsetunset

请参见 治理^[8]。

unsetunset文档unsetunset

有关 TiKV 的部署、配置和维护的说明，请参见我们的 网站^[9] 上的 TiKV 文档。有关 TiKV 背后的概念和设计的更多详细信息，请参见 深入 TiKV^[10]。

注意：

我们已经将文档从 TiKV 的 wiki 页面^[11] 迁移到了 官方网站^[12]。原始的 Wiki 页面已停用。如果您对文档有任何建议或问题，请在 这里^[13] 提供反馈。

unsetunsetTiKV 采用者unsetunset

您可以查看 TiKV 采用者^[14] 的列表。

unsetunsetTiKV 软件栈unsetunset

• Placement Driver: PD 是 TiKV 的集群管理器，定期检查复制约束以自动平衡负载和数据。
• Store: 每个 Store 内都有一个 RocksDB，并将数据存储到本地磁盘。
• Region: Region 是键值数据移动的基本单位。每个 Region 被复制到多个 Nodes。这些多个副本形成一个 Raft 组。
• Node: 集群中的物理节点。在每个节点内，有一个或多个 Stores。在每个 Store 内，有许多 Regions。

当节点启动时，节点、Store 和 Region 的元数据被记录到 PD 中。每个 Region 和 Store 的状态定期报告给 PD。

unsetunset快速开始unsetunset

使用 TiUP 部署 playground

尝试 TiKV 与 TiDB 的最快捷方式是使用 TiUP，这是 TiDB 的组件管理器。

您可以在 这个页面^[15] 上找到逐步教程。

使用二进制文件部署 playground

TiKV 可以与 PD 单独运行，这是最小的部署需求。

1. 下载并解压二进制文件。

$ export TIKV_VERSION=v7.5.0
$ export GOOS=darwin  # 仅支持 {darwin, linux}
$ export GOARCH=amd64 # 仅支持 {amd64, arm64}
$ curl -O  https://tiup-mirrors.pingcap.com/tikv-$TIKV_VERSION-$GOOS-$GOARCH.tar.gz
$ curl -O  https://tiup-mirrors.pingcap.com/pd-$TIKV_VERSION-$GOOS-$GOARCH.tar.gz
$ tar -xzf tikv-$TIKV_VERSION-$GOOS-$GOARCH.tar.gz
$ tar -xzf pd-$TIKV_VERSION-$GOOS-$GOARCH.tar.gz

2. 启动 PD 实例。

$ ./pd-server --name=pd --data-dir=/tmp/pd/data --client-urls="http://127.0.0.1:2379"  --peer-urls="http://127.0.0.1:2380"  --initial-cluster="pd=http://127.0.0.1:2380"  --log-file=/tmp/pd/log/pd.log

3. 启动 TiKV 实例。

$ ./tikv-server --pd-endpoints="127.0.0.1:2379" --addr="127.0.0.1:20160" --data-dir=/tmp/tikv/data --log-file=/tmp/tikv/log/tikv.log

4. 安装 TiKV Client(Python) 并验证部署，需要 Python 3.5+。

$ pip3 install -i https://test.pypi.org/simple/  tikv-client

from tikv_client import RawClient

client = RawClient.connect("127.0.0.1:2379")

client.put(b'foo', b'bar')
print(client.get(b'foo')) # b'bar'

client.put(b'foo', b'baz')
print(client.get(b'foo')) # b'baz'

使用 TiUP 部署集群

您可以参见 @c4pt0r 呈现的生产环境集群部署的 手册^[16]。

从源代码构建

请参见 CONTRIBUTING.md^[17]。

unsetunset客户端驱动程序unsetunset

• Go^[18] （最稳定且广泛使用的）
• Java^[19]
• Rust^[20]
• C^[21]

如果您想尝试 Go 客户端，请参见 Go 客户端^[22]。

unsetunset安全unsetunset

安全审计

由 Cure53 进行的第三方安全审计。查看完整的报告 这里^[23]。

报告安全漏洞

要报告安全漏洞，请发送电子邮件至 TiKV-security^[24] 小组。

请参阅 安全^[25] 了解 TiKV 项目遵循的流程和政策。

unsetunset结语：unsetunset

TiKV 的毕业标志着其在云原生技术生态中的成熟与稳定。随着越来越多的企业和开发者采用 TiKV 作为数据存储的解决方案，其在未来的技术发展和应用场景中无疑将扮演更加关键的角色。让我们期待 TiKV 继续引领数据库技术的创新，为云原生应用提供更加强大、灵活的支撑。